包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器，其中，初級(jí)側(cè)或次級(jí)側(cè)可選地可借助所述分接開(kāi)關(guān)裝置調(diào)節(jié)，并且在變壓器的要調(diào)節(jié)的一側(cè)上設(shè)置主干繞組和可由所述分接開(kāi)關(guān)裝置接通的至少一個(gè)調(diào)節(jié)繞組。按照本發(fā)明，主干繞組分成兩個(gè)主干繞組部分，并且所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)繞組和將所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)繞組接通的分接開(kāi)關(guān)裝置(3)電氣式地設(shè)置在兩個(gè)主干繞組部分(1、2)之間。
【專(zhuān)利說(shuō)明】包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器，所述分接開(kāi)關(guān)裝置用于在該變壓器 的調(diào)節(jié)繞組的各部分之間進(jìn)行無(wú)中斷地轉(zhuǎn)換。

【背景技術(shù)】
[0002] 用于在可調(diào)式變壓器的各繞組抽頭之間進(jìn)行無(wú)中斷地轉(zhuǎn)換的分接開(kāi)關(guān)裝置多年 以來(lái)是已知的現(xiàn)有技術(shù)。對(duì)應(yīng)的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的可調(diào)式變壓器在初級(jí)側(cè)亦或在次級(jí)側(cè)具有 分級(jí)的調(diào)節(jié)繞組。在變壓器的要調(diào)節(jié)的一側(cè)上的繞組大體上包括固定部分、即主干繞組和 具有多個(gè)繞組抽頭的實(shí)際的調(diào)節(jié)繞組。這例如在2000年公布的出版物"Axel KrSmer: 用于電力變壓器的有載分接開(kāi)關(guān)（〇n-Load Tap-Changers for Power Transformers)"中 進(jìn)行了詳細(xì)地解釋。
[0003] 因此已建立的現(xiàn)有技術(shù)是，要調(diào)節(jié)的可調(diào)節(jié)變壓器在其要調(diào)節(jié)的一側(cè)上具有主干 繞組和與該主干繞組串聯(lián)的分級(jí)的調(diào)節(jié)繞組。
[0004] 據(jù)此較早的分接裝置具有用于在調(diào)節(jié)繞組的各個(gè)繞組抽頭之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的機(jī)械 開(kāi)關(guān)元件，多年以來(lái)已開(kāi)發(fā)出真空開(kāi)關(guān)元件。在最近最后也提出用于在這樣的繞組抽頭之 間進(jìn)行無(wú)中斷地轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。這樣的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件具有很多優(yōu)點(diǎn)；轉(zhuǎn)換可以 在沒(méi)有機(jī)械構(gòu)件的情況下進(jìn)行，然而所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件相對(duì)于超電壓相對(duì)敏感。在現(xiàn)有 技術(shù)中，這樣的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件總是在測(cè)試變壓器而暴露于雷電電壓的情況下以及在電網(wǎng) 的瞬態(tài)下（例如在切換sf 6/真空斷路器時(shí)）經(jīng)受高負(fù)載。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的任務(wù)是給出一種包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器，其中最小化在分接開(kāi)關(guān)裝 置中使用的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的電負(fù)載。
[0006] 該任務(wù)通過(guò)本發(fā)明按照權(quán)利要求1解決。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的有利擴(kuò)展方 案。
[0007] 本發(fā)明的基本構(gòu)思是，將在變壓器的要調(diào)節(jié)的一側(cè)上的按照現(xiàn)有技術(shù)一體式的主 干繞組分成兩個(gè)相同的繞組部分并且在這些繞組部分之間設(shè)置調(diào)節(jié)繞組，而在所述調(diào)節(jié)繞 組上又設(shè)置對(duì)應(yīng)的分接開(kāi)關(guān)裝置。
[0008] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提供了許多優(yōu)點(diǎn)。首先，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件可以不再被雷電 電壓波的全部幅值加載，因?yàn)橐话胫鞲衫@組的相應(yīng)阻抗被前置。由于主干繞組的準(zhǔn)前置的 部分也接收雷電電壓波的一部分能量，因此開(kāi)關(guān)元件的保護(hù)線路也可以具有較小的尺寸， 這導(dǎo)致費(fèi)用和空間的節(jié)省。此外也可以使用具有較小閉鎖/反向電壓的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件， 這是因?yàn)樗霭雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)元件主要應(yīng)按照雷電電壓負(fù)載、而不是按照耐受交流電壓確定尺 寸。
[0009] 由于分成多部分的主干繞組的前置部分按照本發(fā)明如節(jié)流閥一樣針對(duì)快速瞬態(tài) 而作用在電源線上，因此所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件在該情況中也不被全部幅值和邊沿陡度加 載，這是因?yàn)楦鱾€(gè)繞組部分如前置的節(jié)流閥一樣緩沖地作用。特別有利地，用于分成多部分 的主干繞組的繞組設(shè)計(jì)對(duì)稱(chēng)地構(gòu)造；由此最小化在短路情況中的力作用。按照本發(fā)明分成 多部分的主干繞組的兩個(gè)部分的制造可以有利地分配到各個(gè)位置上。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 接著要借助附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。附圖示出：
[0011] 圖1按照本發(fā)明的包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器的第一實(shí)施形式；
[0012] 圖2本發(fā)明的另一種實(shí)施形式；
[0013] 圖3在按照?qǐng)D2的實(shí)施方式中可取得的電壓級(jí)的表格；
[0014] 圖4本發(fā)明的第三實(shí)施形式。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 圖1在本發(fā)明的第一實(shí)施形式中示出一種變壓器，該變壓器的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)通 過(guò)示意性表示的點(diǎn)劃線彼此分開(kāi)。在圖左側(cè)示出需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的初級(jí)側(cè)。按照本發(fā)明設(shè)置 分成多部分的主干繞組，其包括兩個(gè)相同的主干繞組部分1、2。在各主干繞組部分之間設(shè)置 通過(guò)虛線標(biāo)示的分接開(kāi)關(guān)裝置3。在這里作為最簡(jiǎn)單的情況，分接開(kāi)關(guān)裝置3具有一個(gè)調(diào)節(jié) 繞組4,該調(diào)節(jié)繞組由電橋形式的開(kāi)關(guān)元件S包圍。作為開(kāi)關(guān)元件S例如可使用反并聯(lián)晶閘 管對(duì)、IGBT或類(lèi)似物的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。在本發(fā)明的該最簡(jiǎn)單的情況中，調(diào)節(jié)繞組4可被 接通或可被切斷。在這里還示出開(kāi)關(guān)5、所謂的黑啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)保證變壓器在調(diào)節(jié)器失 效或半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件失效時(shí)也可以繼續(xù)運(yùn)行。在右側(cè)表示次級(jí)線圈6。以附圖標(biāo)記7和8 表示初級(jí)側(cè)上的整個(gè)繞組結(jié)構(gòu)的始端和末端。
[0016] 圖2示出本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的實(shí)施形式。在這里分接開(kāi)關(guān)裝置3包括調(diào)節(jié)繞組 W1、W1、W3的多個(gè)部分。分接開(kāi)關(guān)裝置3在這里包括三個(gè)單獨(dú)的模塊組^2、10。第一模塊 Ml具有第一部分繞組W1以及在其兩側(cè)的兩個(gè)橋接路徑，這兩個(gè)橋接路徑分別具有包括兩 個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件SI. 1和S1. 2或S1. 3或S1. 4的串聯(lián)電路。分別在所述兩個(gè)串聯(lián)的開(kāi)關(guān) 元件之間設(shè)置有中心抽頭Ml. 1或Ml. 2。各個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件在這里并且也在后續(xù)附圖中 僅示意性作為簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)示出。所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件在實(shí)際中具有并聯(lián)的晶閘管對(duì)、IGBT 或其他半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件也可以分別具有多個(gè)這樣的單獨(dú)的半導(dǎo)體開(kāi) 關(guān)元件的串聯(lián)或并聯(lián)電路。
[0017] 一個(gè)中心抽頭Ml. 2與主干繞組部分2電連接。另一個(gè)中心抽頭Ml. 1與第二模塊 M2的一個(gè)中心抽頭M2. 1處于連接。該第二模塊M2相同地構(gòu)造；該第二模塊同樣具有部分 繞組W2以及分別包括兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件S2. 1和S2. 2或S2. 3和S2. 4的兩個(gè)串聯(lián)電路。 同樣在各串聯(lián)電路之間再次設(shè)置中心抽頭M2. 1和M2. 2。一個(gè)中心抽頭M2. 1與第一模塊 Ml的接線已作解釋?zhuān)坏诙行某轭^M2. 2本身與第三模塊M3的一個(gè)中心抽頭M3. 2連接。
[0018] 第三模塊M3也相同地構(gòu)造。該第三模塊也具有部分繞組W3以及包括半導(dǎo)體開(kāi)關(guān) 元件S3. 1和S3. 2或S3. 3和S3. 4和處于各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件之間的中心抽頭M3. 1和M3. 2 的兩個(gè)串聯(lián)電路。第三并且在這里也是最后一個(gè)模塊M3的至今還未提到的中心抽頭M3. 1 與主干繞組部分1電連接。在這里描述的三個(gè)模塊Ml. .. M3的不同之處僅在于各個(gè)部分繞 組Wl. .. W3的尺寸。在第二模塊M2中的部分繞組W2的匝數(shù)在這里是第一模塊Ml中的部 分繞組W1的匝數(shù)的三倍。第三模塊M3中的部分繞組W3的匝數(shù)在這里是第一模塊Ml中的 部分繞組W1的匝數(shù)的六倍。
[0019] 圖3示出在圖2中示出的按照本發(fā)明的分接開(kāi)關(guān)裝置的接線表。符號(hào)"0"表示對(duì) 應(yīng)的部分繞組未接通、即被橋接。符號(hào)" + "表示對(duì)應(yīng)的部分繞組相對(duì)于高壓繞組2以與其 相同的方向連接。最后符號(hào)表示對(duì)應(yīng)的部分繞組反向于高壓繞組2連接。
[0020] 在接線表中示出十個(gè)電壓級(jí)，這十個(gè)電壓級(jí)通過(guò)為高壓繞組2的分級(jí)電壓添加其 他部分電壓而產(chǎn)生。所述部分電壓通過(guò)不同地接通、反向接通或橋接各個(gè)繞組部分Wl. .. W3 而產(chǎn)生?？煽闯?，確定的電壓級(jí)能夠冗余地、即通過(guò)不同的切換狀態(tài)產(chǎn)生。
[0021] 同樣在表中但未示出的是，可以沿另一個(gè)方向從高壓繞組2的電壓獲取對(duì)應(yīng)的分 級(jí)的部分電壓。因此在該實(shí)施形式中總共產(chǎn)生二十一種可能的電壓級(jí)。分接開(kāi)關(guān)裝置處于 在這里以N表示的中間位置中。主干繞組部分1和2則直接相互連接。
[0022] 所解釋的各個(gè)繞組部分Wl. . .W3的接通或反向接通或橋接通過(guò)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件 SI. 1. .. S3. 4的對(duì)應(yīng)接線實(shí)現(xiàn)。
[0023] 圖4示出本發(fā)明的另一種實(shí)施形式。在主干繞組部分1和主干繞組部分2之間設(shè) 置在這里示出的分接開(kāi)關(guān)裝置3。該分接開(kāi)關(guān)裝置具有兩個(gè)串聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)組A和B。第 一電路結(jié)構(gòu)組A本身具有包括兩個(gè)支路9和10的并聯(lián)電路。在第一支路9中彼此串聯(lián)地 設(shè)置兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元S1、S2。在并聯(lián)的第二支路10中彼此串聯(lián)地設(shè)置兩個(gè)另外的半導(dǎo) 體開(kāi)關(guān)單元S3、S4。在第一支路9的兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元SI、S2和第二支路10的 兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元S3、S4之間設(shè)置調(diào)節(jié)繞組的第一部分繞組W1。
[0024] 第二電路結(jié)構(gòu)組B具有包括三個(gè)支路11、12和13的并聯(lián)電路。在第三支路11中 彼此串聯(lián)地設(shè)置兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元S5、S6,在第四支路12中彼此串聯(lián)地設(shè)置兩個(gè)半導(dǎo)體 開(kāi)關(guān)單元S7、S8,并且在第五支路13中彼此串聯(lián)地設(shè)置兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元S9、S10。在第 三支路11的兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元S5、S6和第四支路12的兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單 元S7、S8之間設(shè)置調(diào)節(jié)繞組的第二部分繞組W2,并且在第四支路12的兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體 開(kāi)關(guān)單元S7、S8和第五支路13的兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元S9、S10之間設(shè)置第三部分繞 組W3。在該實(shí)施形式中，第二電路結(jié)構(gòu)組B與主干繞組部分2電連接。
[0025] 在本發(fā)明的范圍中，具有不同數(shù)量的要調(diào)節(jié)的部分繞組以及不同接線的半導(dǎo)體開(kāi) 關(guān)元件的分接開(kāi)關(guān)裝置3的各種不同實(shí)施方式都是可能的。在所有實(shí)施形式中重要的僅在 于，在按照本發(fā)明分成多部分的主干繞組的兩個(gè)主干繞組部分1、2之間的對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)裝置 3設(shè)置在變壓器的要進(jìn)行調(diào)節(jié)的一側(cè)上。
【權(quán)利要求】
1. 一種包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器， 其中，該變壓器具有初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)， 初級(jí)側(cè)或次級(jí)側(cè)可選地能借助所述分接開(kāi)關(guān)裝置調(diào)節(jié)，并且 在該變壓器的要調(diào)節(jié)的一側(cè)上設(shè)置有主干繞組和能由所述分接開(kāi)關(guān)裝置接通的至少 一個(gè)調(diào)節(jié)繞組， 其特征在于， 所述主干繞組分成兩個(gè)主干繞組部分（1、2)，并且所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)繞組（4 ;W1、W2、 W3)和將所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)繞組接通的分接開(kāi)關(guān)裝置（3)電氣式地設(shè)置在所述兩個(gè)主干繞 組部分（1、2)之間。
2. 按照權(quán)利要求1所述的包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器， 其特征在于， 所述分接開(kāi)關(guān)裝置（3)具有兩個(gè)或更多個(gè)模塊（Ml、M2、M3、M4)， 其中，每個(gè)模塊（M1、M2、M3、M4)分別具有調(diào)節(jié)繞組⑷的一個(gè)部分繞組（W1、W2、W3、 W4)以及在該部分繞組兩側(cè)的兩個(gè)橋接路徑，每個(gè)橋接路徑分別具有包括兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān) 元件（SI. 1、S1. 2 ;S1. 3、S1. 4 ;S2. 1、S2. 2 ;S2. 3、S2. 4 ;S3. 1、S3. 2 ;S3. 3、S3. 4 ;S4. 1、S4. 2 ; S4. 3、S4. 4)的串聯(lián)電路， 分別在每個(gè)橋接路徑的兩個(gè)串聯(lián)的開(kāi)關(guān)元件（SI. 1、SI. 2 ;S1. 3、SI. 4 ;S2. 1、S2. 2 ; S2. 3、S2. 4 ;S3. 1、S3. 2 ;S3. 3、S3. 4 ;S4. 1、S4. 2 ;S4. 3、S4. 4)之間設(shè)置中心抽頭（Ml. 1、 Ml. 2 ;Μ2· 1、Μ2· 2 ;Μ3· 1· Μ3· 2 ;Μ4· 1、Μ4· 2)， 所述部分繞組（W1、W2、W3、W4)具有不同的匝數(shù)， 每個(gè)模塊（M1、M2、M3、M4)的兩個(gè)中心抽頭（Ml. 1 ;Μ2· 1、Μ2· 2 ;Μ3· 1、Μ3· 2 ;Μ4· 2)中的 相應(yīng)的一個(gè)中心抽頭與相鄰的模塊的一個(gè)中心抽頭連接，并且 第一模塊（Ml)的剩余的中心抽頭（Ml. 2)與一個(gè)主干繞組部分（2)電連接，并且最后 一個(gè)模塊（M3 ;M4)的剩余的中心抽頭（M3. 1 ;Μ4· 1)與另一個(gè)主干繞組部分（1)電連接。
3. 按照權(quán)利要求1所述的包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器， 其特征在于， 所述分接開(kāi)關(guān)裝置（3)具有兩個(gè)串聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)組（Α、Β)， 其中，第一電路結(jié)構(gòu)組（Α)本身具有包括兩個(gè)支路（9、10)的并聯(lián)電路， 在第一支路（9)中彼此串聯(lián)地設(shè)置兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（SI、S2)并且在并聯(lián)的第二 支路（10)中彼此串聯(lián)地設(shè)置兩個(gè)另外的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（S3、S4)，在第一支路（9)中的兩 個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（S1、S2)和第二支路（10)中的兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（S3、 S4)之間設(shè)置所述調(diào)節(jié)繞組的第一部分繞組（W1)， 第二電路結(jié)構(gòu)組（B)具有包括三個(gè)支路（11、12、13)的并聯(lián)電路， 在第三支路（11)中彼此串聯(lián)地設(shè)置兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（S5、S6)，在第四支路（12)中 彼此串聯(lián)地設(shè)置兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（S7、S8)，并且在第五支路（13)中彼此串聯(lián)地設(shè)置兩 個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（S9、S10)， 在第三支路（11)中的兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（S5、S6)和第四支路（12)中的兩個(gè) 串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（S7、S8)之間設(shè)置所述調(diào)節(jié)繞組的第二部分繞組（W2)，并且在第四 支路（12)中的兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)單元（S7、S8)和第五支路（13)中的兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo) 體開(kāi)關(guān)單元（S9、S10)之間設(shè)置第三部分繞組（W3)，并且所述兩個(gè)電路結(jié)構(gòu)組（A或B)之 一分別與主干繞組部分之一（1或2)電氣式連接。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的包括分接開(kāi)關(guān)裝置的變壓器， 其特征在于， 附加地設(shè)置機(jī)械觸點(diǎn)（5)，該機(jī)械觸點(diǎn)能夠橋接所述分接開(kāi)關(guān)裝置（3)，使得根據(jù)需要 能建立所述兩個(gè)主干繞組部分（1、2)之間的直接的電連接。
【文檔編號(hào)】H01F29/04GK104094369SQ201380007408
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】J·馮布洛, V·卡勒, D·多納爾, K·菲爾埃克 申請(qǐng)人:賴(lài)茵豪森機(jī)械制造公司